Шпионские тайны нейронов

На этот раз исследователи — сразу две группы, одна из Юты, другая из Массачусетса — заинтересовались тайной загадочных пузырьков. Эти пузырьки нередко отпочковываются от клеточной мембраны и путешествуют в организме от клетки к клетке. Это происходит и у мушки-дрозофилы, с которой возились в Массачусетсе, и у мышей — обитателей вивария в Юте. И, очевидно, у нас с вами. Зачем они это делают и что же скрывается там, внутри этих пузырьков, — на этот счет никаких фактов не было. Ученые с раздражением видели, как клетки, будто тайные агенты, на их глазах обменивались шифровками, но были не в силах разобраться в шифре.

Биологи из Юты и Массачусетса всерьез взялись за эту шпионскую загадку. Для начала оказалось, что образованием пузырьков занят очень интересный белок. Он называется Arc. С мутациями в гене Arc связаны некоторые неврологические расстройства у человека, а если этот ген разрушить у мышей, то зверюшки испытывают большие проблемы с формированием долговременной памяти. Было очевидно, что белок Arc как-то участвует в формировании контактов между нейронами. И вот теперь стало выясняться, насколько удивительная история скрывается за этими фактами.

Ген Arc, хоть и встречается у самых разных животных, оказался ближайшим родственником вовсе не животного, а вирусного гена. Ген gag есть у большинства вирусов, включая ВИЧ или герпес, и кодирует он белок вирусной частицы. Когда вирус созревает и пускается на свои злодейские дела, белок gag упаковывает вирусный геном, состоящий из РНК, и получившаяся частица отправляется заражать новые клетки.

Ровно это, как выяснилось, происходит и в наших нейронах; только вместо вирусного генома в частицы упаковывается РНК, кодирующая сам белок Arc. Сверху все это обволакивает кусочек клеточной мембраны, и вот пузырек готов. Группа Вивиан Будник из Массачусетса с изумлением увидела, как такой пузырек, сформированный моторным нейроном, проникает в клетку мышечного волокна. Что именно там с ним происходит, пока непонятно, но если процесс нарушить, у мухи возникнет гораздо меньше связей между нервами и мышцами. А Джейсон Шеферд и его коллеги из Юты видели, как пузырьками с РНК обмениваются нейроны в мозгу. Принимающий нейрон начинает синтезировать белок Arc, и это как-то способствует установлению контакта. А контакты между нейронами, между прочим, — это то самое, из чего состоит наша память и сознание.

Самое же удивительное, что гены Аrc из мыши и мухи оказались вовсе не родственны друг другу — вернее, связаны родством куда более отдаленным, чем сами мухи с мышами. Эти гены, как оказалось, произошли от совершенно разных gag-генов, позаимствованных в разное время у разных вирусов — благо остатков таких генов в каждом из этих геномов насчитываются сотни*.

Генетики и нейробиологи, работающие в этой области, согласились между собой по двум пунктам. Во-первых, открыт совершенно новый фундаментальный механизм передачи сигналов между клетками. Во-вторых, открытие ставит куда больше новых вопросов, чем предлагает решений. Ну как такое может быть, чтобы люди, мыши и мухи для фундаментального процесса — участвующего, в том числе, в формировании их нервной системы — пользовались случайно позаимствованными частями давно погибших вирусов? Вряд ли природа специально все это подстроила, чтобы нас удивить. А раз так, то наше удивление значит только одно: насколько мало мы понимаем логику, лежащую в основании всего живого, и в том числе нас самих. Но спасибо, что начали понимать хоть что-то.

_________________________________

* Тут интересно отметить, что ровно такая же ситуация наблюдается с другим белком, играющим огромную роль в жизни млекопитающих — синцитином; мы писали об этом некоторое время назад. По какой-то причине живой природе часто удобнее смастерить нужный ген заново из подручного материала, чем вносить изменения в старый, уже работающий. Спросите у ученых, почему так, и с удовольствием наблюдайте, как они будут хлопать глазами.

Эта заметка была опубликована в еженедельнике «Окна», литературном приложении к израильской русскоязычной газете «Вести».